Інтерференція світла: визначення

Коли два джерела випромінюють синусоїдальні хвилі однакової частоти, то в місці зустрічі виникає інтерференційна картина. Однак якщо спробувати поставити такий же досвід з допомогою двох незалежних джерел світла, що випромінюють однаковий світло, то ніякої інтерференційної картини не виникне — в місці зустрічі обох хвиль ми будемо спостерігати просто підсумовування інтенсивностей світла.

У 1675 р. Ньютон створив спеціальну установку «кільця Ньютона», що дозволило йому спостерігати інтерференцію, але він не знайшов пояснення походженню світлових максимумів і мінімумів.

У 1801 р. Томас Юнг зміг спостерігати інтерференцію світла за допомогою установки:

Яскравий джерело світла потрапляє в щілину S. Коли світлова хвиля огинає краю цієї щілини, тобто спостерігається явище дифракції, то висвітлює дві вузькі щілини S1 і S2. Унаслідок явища дифракції з обох щілин виходять дві хвилі, які частково перекривають один одного. В цій галузі виникає інтерференція, а на екрані М видно систему інтерференційних максимумів і мінімумів, які проявляються у вигляді смуг. Томас Юнг пояснив походження цих смуг як явище інтерференції хвиль і обчислив довжину хвилі, отримавши значення λ ≈ 5 · 10-7 м.

Крім установки Юнга, розроблено низку інших пристроїв, що дозволяють побачити виникнення інтерференції світла.

Якщо в установці Юнга прибрати екран зі щілиною S, то джерело світла стане безпосередньо висвітлювати щілини S1 і S2. При цьому інтерференційна картина зникне. Але прибравши щілина S, не змінюється частотна характеристика світла, і обидві щілини – S1 і S2 – пропускають світлові хвилі з однаковою частотою.

Видно, у випадку, коли умова рівності частот достатня для виникнення інтерференції від складання синусоїдальних хвиль, а для світлових хвиль цієї умови недостатньо. Причина полягає в несинусоїдальності світлових хвиль, що у разі інтерференції відіграє вирішальну роль.

При складанні некогерентных хвиль немає інтерференції; середня інтенсивність хвилі в будь-якій точці дорівнює сумі інтенсивностей складових некогерентных хвиль.

Інтерференційна картина виникає лише в разі додавання когерентних світлових хвиль. Це дозволяє пояснити наявність в досвіді Юнга щілини S. В цій установці обидві щілини S1 і S2 лежать на одному фронті хвилі і порушуються одним загальним цугом (поруч збурень з перервами між ними), що походить з щілини S. Тому з обох щілин виходять світлові хвилі з однаковою фазою, тобто когерентні хвилі, які дають на екрані інтерференційну картину.

Якщо ж щілину S прибрати, то щілини S1 і S2 будуть порушуватися різними цугами, які беруть свій початок з різних ділянок світла. Хвилі, що виходять з обох щілин, виявляться некогерентними, і інтерференційна картина зникне.

Посилання на основну публікацію